Chirurgie: Wasserstrahl statt Säge

Einen Hochdruck-Wasserstrahl, mit dem sich Knochen durchtrennen und operativ formen lassen, haben Wissenschaftler vom Institut für Werkstoffkunde (IW) am Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz-Universität Hannover (PZH) mit Medizinern entwickelt. Das Gerät erlaubt passgenauere und körperverträglichere Konturen für Prothesen als die herkömmlichen Sägen, mit denen sich nur gerade Schnitte ausführen lassen. Beim Einsatz von Knie-, Schulter- oder Hüftimplantaten sind aber oft bogen- oder keilförmige Schnitte günstiger.
Druck von 3 500 bar
Mit dem Hochdruck-Wasserstrahlverfahren lassen sich solche Konturen beliebig erzeugen. Es muss weniger Knochensubstanz abgetragen werden, um die Prothese einzusetzen. Außerdem lassen sich die Implantate weniger kantig gestalten. Dadurch werden sie körperverträglicher, denn die angepasste Formgebung sorgt für eine bessere Kraftübertragung und weniger Verschleiß. Zudem vermeidet man mit der Wasserstrahlchirurgie die hohen Temperaturen, die sonst beim Schneidprozess entstehen und die Strukturen der Knochenzellen zerstören. Als Schneidwerkzeug dient ein 0,8 Millimeter dicker Wasserstrahl. Ihm sind Magnesiumpartikel beigemischt, die vom Organismus problemlos abgebaut werden. Sie durchtrennen den Knochen mit einem Druck von 3 500 bar, das ist mehr als das Zehnfache der Leistung eines normalen Hochdruckreinigers. Um Embolien zu vermeiden, enthält der Strahl keine Luft. Die Gefahr, dass die Strahlflüssigkeit in den offenen Knochen eingeschwemmt wird, besteht nicht, wie die Tests zeigten. Wegen des hohen Drucks kann der Wasserstrahlschneider nicht von Hand geführt werden. In den Versuchen wurde bislang ein Roboterarm verwendet. Möglich ist auch ein mechanisches Handhabungssystem, das vom Arzt dirigiert wird.
Schrauben aus Knochen
Mit dem Wasserstrahl kann man nicht nur schneiden, sondern auch drehen oder fräsen. „Deshalb eignet sich diese Technik auch hervorragend, um chirurgische Nägel, Schrauben oder Implantate aus Knochen herzustellen", erläuterte IW-Direktor Prof. Dr.-Ing. Friedrich-Wilhelm Bach. Bis zum Einsatz in der Klinik muss das neue Verfahren zwar noch eine Reihe von Tests durchlaufen, aber das Interesse der medizintechnischen Industrie ist schon jetzt groß. zyl